Автоматизация туннельных печей обжига

Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП) туннельной печи кирпичного завода

В начале 2007 года специалистами ОАО «ЗЭиМ», г. Чебоксары были проведены пуско-наладочные работы и сдана в эксплуатацию автоматизированная система управления технологическими процессами туннельной печи №1 (АСУТП ТП №1, Система) Давлекановского кирпичного завода, г. Давлеканово, Республика Башкортостан.

АСУТП ТП №1 предназначена для автоматизированного контроля и управления технологическими процессами при обжиге кирпича в обжиговой туннельной печи №1. Туннельная печь №1 производит обжиг керамического кирпича пластического формирования с влажностью после сушки 6%.

При создании системы было решено несколько задач:

  • замена морально устаревших технических средств автоматизации, находящихся в эксплуатации;
  • обеспечение повышения точности и стабильности измерения и поддержания технологических параметров;
  • повышение эффективности сжигания топлива и, как следствие, его экономия, улучшение технико-экономических показателей работы;
  • обеспечение оперативного и объективного контроля текущих значений технологических параметров в виде чисел (текущих значений) и графиков;
  • формирование архивов данных о ходе технологических процессов обжига кирпича;
  • повышение качества продукции и снижение объемов брака за счет улучшения технологических режимов и контроля параметров.

В составе АСУТП ТП №1 реализованы подсистемы контроля и регулирования технологических параметров печи и противоаварийной защиты (ПАЗ).

Система выполнена как трехуровневая иерархическая система управления. Первый уровень предназначен для получения информации о работе объекта управления и оказания управляющих воздействий на объект. Он включает в себя: датчики технологических параметров, регулирующие органы с исполнительными механизмами, электропривода и электромагнитные клапана.

Читайте также:  Самодельные газовые горелки в самодельную печь

Второй уровень — шкаф контроля и управления (ШКУ) на базе микропроцессорного контроллера «КРОСС-500» производства ОАО «ЗЭиМ» — используется для преобразования и обработки информации с первого уровня управления, формирования управляющих воздействий на исполнительные устройства первого уровня. Также второй уровень занят подготовкой информации для передачи ее на третий уровень.

Третий уровень — автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора, реализованное на базе SCADA-системы — отвечает за получение информации со второго уровня, ее обработку и хранение, представление оператору-технологу в удобном для принятия решений виде. Задачей третьего уровня также является дистанционное управление технологическим процессом через технические устройства второго уровня.

АСУТП ТП №1 может работать в автоматическом, ручном и дистанционном режимах. Автоматическое управление процессом обжига является основным режимом управления. Ручное управление осуществляется с местного пульта оператора и органов управления, расположенных на лицевой панели ШКУ. Дистанционное управление позволяет управлять оборудованием и арматурой печи с АРМ оператора через ШКУ.

Созданная Система исполняет множество функций на уровнях различных подсистем.

Подсистема контроля и регулирования технологических параметров печи выполняет измерение технологических параметров, ввод дискретных сигналов, реализацию алгоритмов регулирования и дистанционного управления, включая отработку при срабатывании защит. Эта же подсистема отвечает за выдачу управляющих воздействий на исполнительные устройства по реализации регулирования, дистанционного управления и прием/передачу по линиям цифровой связи информационных пакетов (сообщений) от АРС и обратно. Подсистема также контролирует работу гильотинных ворот и исключает включения гидравлического толкателя при закрытых или не полностью открытых первых, вторых или третьих воротах. Подсистема осуществляет контроль времени выполнения промежуточных технологических операций по открытию/закрытию ворот, работе гидравлического толкателя с выдачей световой и звуковой сигнализации в случае обнаружения отклонений от нормального хода технологических операций.

Рис. График температур в туннельной печи № 1 (в зонах подготовки, обжига и охлаждения)

Подсистема противоаварийной защиты (ПАЗ) производит измерение технологических параметров и ввод дискретных сигналов, участвующих в реализации защит, исполняет алгоритмы защит, выдает управляющие воздействия на исполнительные устройства по реализации защит.

Рис. Мнемосхема технологического процесса туннельной печи №1

В данной системе появляются следующие функции АРС оператора:

  1. контроль технологических параметров печи и световая сигнализация рабочего состояния основного и вспомогательного оборудования;
  2. контроль работоспособности измерительных каналов и каналов состояния;
  3. регистрация значений контролируемых параметров, состояния основного и вспомогательного оборудования, действий оператора;
  4. просмотр зарегистрированных данных в графическом и табличном виде, печать графиков и таблиц;
  5. управление контурами регулирования (смена режима, задания);
  6. светозвуковая сигнализация предава-рийных, аварийных ситуаций;
  7. светозвуковая сигнализация отказа измерительных каналов и каналов состояния, цифровых линий связи;
  8. составление отчетов (сменные, суточные рапорта) в файловых и печатных формах (графические и табличные);
  9. администрирование пользователей по ограничению доступа по работе с системой;
  10. конфигурирование, настройка программно-технического комплекса.

Рис. Шкаф контроля и управления на базе контроллера КРОСС-500

В системе реализовано регулирование температуры в каждой из семи зон обжига кирпича, при котором используются электрические исполнительные механизмы на трубопроводах подачи газа и воздуха на горелки (семь регуляторов). Регулируется давление газа в общей магистрали перед горелками (один регулятор), разрежения в печи путем изменения частоты вращения электродвигателя дымососа с использованием преобразователя частоты. Температура горячего воздуха, отбираемого из печи на сушила, контролируется путем изменения частоты вращения электродвигателя с использованием преобразователя частоты. Контроль давления воздуха на горение в общем трубопроводе осуществляется путем изменения частоты вращения электродвигателя вентилятора с использованием преобразователя частоты.

Алгоритм защит обеспечивает светозвуковую сигнализацию и отсечку газа при понижении тяги перед дымососом ниже допустимого значения; при падении давления газа на вводе ниже допустимого значения; при повышении давления газа на вводе сверх допустимого значения; при падении давления воздуха на горение ниже допустимого значения; при повышении содержания метана и окиси углерода в воздухе рабочей зоны свыше 10% НКПР; при исчезновении напряжения питания.

Реализация данной Системы позволила повысить эффективность сжигания топлива, обеспечить высокую точность и стабильность измерения и поддержания технологических параметров, повысить качество продукции и снизить объёмы брака за счёт улучшения технологических режимов и контроля параметров работы туннельной печи №1.

Источник

Автоматическая система регулирования теплового режима туннельной печи

Характеристика принципа работы туннельных печей. Анализ оборудования, необходимого для термической обработки металла. Выбор и обоснование приборов контроля, регулирования и сигнализации. Разработка принципиальной электрической схемы узла стабилизации.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Пояснительная записка к курсовому проекту

Объектом рассмотрения данного проекта является туннельная печь.

Цель проекта — разработать автоматическую систему регулирования теплового режима туннельной печи.

В общей части дано краткое описание технологического процесса, рассмотрена туннельная печь как объект регулирования, выбраны и обоснованы контролируемые и регулируемые параметры, выбраны современные КИП и средства автоматизации.

В курсовом проекте выполнен расчет одноконтурной АСР теплового режима, построена кривая разгона, выбран закон регулирования.

Разработаны мероприятия по технике безопасности, противопожарной технике и охране окружающей среды.

АВТОМАТИЗАЦИЯ, РЕГУЛИРОВАНИЕ, КОНТРОЛЬ, СИГНАЛИЗАЦИЯ, ТЕМПЕРАТУРА, ТУННЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ, СУЖАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ, КРИВАЯ РАЗГОНА

Современные автоматизированные системы управления технологическими процессами требуют значительного количества разнообразия средств измерений, обеспечивающих выработку сигналов измерительной информации в форме, удобной для дистанционной передачи, сбора и дальнейшего преобразования, обработки и представления ее. Система автоматического контроля основных параметров доменного процесса представляет собой сложный комплекс датчиков, преобразователей и вторичных приборов.

Введение автоматических методов ведения технологических процессов повышает требования, предъявляемые к точности измерения отдельных параметров этих процессов. Наличие разнообразных средств измерений требует правильного их выбора для определенных целей.

Широкое использование ЭВМ для решения информационных задач АСУ ТП и для расчета технико-экономических показателей работы оборудования предопределяет применение таких методов и средств измерений, которые в определенных условиях эксплуатации обеспечивали бы заданную точность и позволяли обеспечивать технологический персонал оперативной информацией и реализовывать математические модели управления доменной печью.

Тепловой режим — один из важнейших параметров технологических процессов металлургической промышленности. Поэтому качество контроля температуры часто обусловливает успех процесса производства. В связи с этим важнейшими задачами является разработка надежных методов контроля температуры, создание систем автоматического контроля, стабильности и быстродействия.

На настоящем этапе развития сталеплавильного производства его автоматизация необходима вследствие огромной производительности металлургических печей и постоянного усложнения, как технологического процесса выплавки чугуна, так и оборудования туннельных печей. С развитием технологического процесса увеличиваются требования к функциональности АСУ ТП. Для обеспечения качественного управления необходимо не только модернизация оборудования автоматизации, наладка, но и введение нового эффективного математического обеспечения. Металлургический процесс характеризуется многообразием и сложностью явлений газодинамики, движения шихты, теплообмена, восстановления, фазовых переходов и т.д. Исследования этих явлений в туннельной печи с целью выявления резервов эффективности ее работы — снижение расхода кокса и повышения производительности — сопряжено с большими финансовыми, технологическими и техническими трудностями. Поэтому применение автоматизации при разработке систем контроля и управления технологическим процессом имеет большое значение.

1.1 Краткое описание технологического процесса

Туннельные печи представляют собой непрерывно действующие установки, в которых по специальному туннелю навстречу продуктам горения движутся вагонетки с обжигаемыми на них изделиями.

Туннельные механизированные печи в значительной степени вытеснили кольцевые и периодические газокамерные установки и в настоящее время находят все более широкое применение для обжига кирпича, керамических облицовочных материалов и труб, изделий из фарфора, огнеупорных изделий.

Основным видом топлива для туннельных печей является природный газ. В ряде случаев используется жидкое и твердое низкосортное топливо, сжигаемое в выносных топках.

Принцип работы туннельных печей заключается в том, что по мере продвижения по туннелю печи материалы, погруженные на вагонетки, вначале подогреваются (в зоне подогрева) за счет отходящих продуктов горения и нагретого воздуха, поступающего в зону подогрева из зоны охлаждения, затем обжигаются (в зоне обжига) и охлаждаются (в зоне охлаждения).

В туннельных печах регулируется подача топлива, воздуха для горения и охлаждения продукции, а также и количество продуктов горения и нагретого воздуха. Это осуществляется за счет установки раздельно работающих вентиляторов, дымососов и рециркуляции дымовых газов и воздуха по рециркуляционным каналам, располагаемым вдоль печи над сводом, по которым дымовые газы и воздух могут быть поданы в соответствующие зоны печи. Так, по системе рециркуляционных каналов отсасываемый воздух из одних участков зоны охлаждения подается в другие участки этой же зоны, продукты горения и воздух из зоны подогрева можно подавать в зону обжига и т.д. Регулирование распределения продуктов горения и воздуха позволяет применять широкую автоматизацию процессов подогрева, обжига и охлаждения изделий, обеспечивающую получение наилучших технико-экономических показателей работы этих видов печей. Размеры туннелей зависят от вида топлива, назначения и производительности туннельных печей.

1.2 Туннельная печь, как объект регулирования

В промышленности существует целый спектр оборудования необходимого для термической обработки металла. Это оборудование имеет многозонную организацию нагрева материала, различные размеры от нескольких метров до нескольких десятков метров. Технологический процесс в таком оборудовании заключается в регулировании температуры по зонам нагрева или стабилизации температуры по всем зонам. Изменение температуры и протекание технологического процесса в таком оборудовании зависит не только от конструкции камеры или емкости, но и от количества и качества материала находящегося в камере или емкости, а также от распределения материала по зонам внутри оборудования. Энергетическая экономичность такого процесса определяется конструкцией оборудования и системой управления. Следовательно, одной из центральных проблем является проектирование системы автоматического управления температурным полем. Система автоматического управления температурным полем рассматриваемых печей должна обеспечивать быструю перенастройку и самонастройку в соответствии с требуемым технологическим процессом.

Автоматизация процесса обжига в туннельной печи дает значительные преимущества: все регулируемые параметры поддерживаются около их оптимальных значений, то есть весь процесс может протекать в оптимальных условиях; готовые изделия получаются одинакового качества; сокращается численность обслуживающего персонала.

Основные регулируемые параметры туннельной печи: давление газа в газопроводе расход газа на печь давление в зоне обжига температура перед дымососом температура в зоне подогрева и обжига.

Система КИП и автоматики оснащена приборами теплового контроля автоматического регулирования и автоматики безопасности туннельной печи.

Система регулирования туннельной печи осуществляет контроль следующих параметров:

— температуры изделий в зоне обжига — по позициям;

— температуры поступающего теплоносителя в сушило печи;

— температуры отработанного теплоносителя в сушиле печи;

— температуры в зонах туннельной печи по позициям;

— давления природного газа перед печью;

— давления природного газа перед печью;

— давления первичного воздуха;

— разряжения / давления в печи по позициям;

— температуры дымовых газов перед дымососом;

— давления газа и воздуха перед каждой горелкой.

1.3 Выбор параметров контроля, регулирования и сигнализации

Автоматическое регулирование теплового режима туннельной печи заключается в следующем. Воздействие на расход топлива осуществляют с одной стороны туннеля, затем измеряют расход топлива на противолежащих горелках и по величине разностного сигнала дополнительно воздействуют на расход топлива в горелке с другой стороны туннеля до расхода, равного расходу в первой горелке, при этом сохраняя и одинаковый расход воздуха. Для того чтобы повысить технические характеристики туннельной печи, необходимо иметь возможность свободно регулировать горение и теплопередачу внутри печи, это во многом зависит от потока газов внутри печи. Поэтому для регулирования процессов, протекающих в туннельной печи, очень важен характер движения газов и распределение давления внутри печи. Всегда особо подчеркивают значение регулирования температуры в печи, тогда как стабилизацию давления в печи недооценивают. Однако факторами, определяющими правильную работу печи, являются давление и его правильное регулирование внутри печи. При проектировании печи необходимо учитывать эти факторы и связанные с ними проблемы. Важное значение регулирования давления в печи приобретает при регулировании температуры в печах, в которых обжиг осуществляется в восстановительной атмосфере или в печах с большим сечением, а также при обжиге в высокотемпературных печах.

В туннельной печи возникает очень сложное движение газов, так как на их пути имеются обжигаемые изделия, при этом вследствие малой скорости потоков в них возникает подъемная сила, обусловленная разностью плотностей внутри газовых потоков. Источниками энергии движения газовых потоков внутри туннельной печи являются: разность давления газа внутри печи, разность плотности газа внутри печи, энергия вдувания или отсоса газов, источник которой находится вне печи.

В зоне обжига в связи с тем, что здесь газы нагреты до очень высоких температур, а также вследствие влияния потоков, создаваемых горелками, движение газов весьма сложно, при этом разница в плотности газов, обусловливаемая разницей в температуре вверху и внизу туннеля, значительно уменьшается. Это необходимо учитывать при проектировании высоты расположения горелок. В зоне подогрева вследствие поглощения тепла обжигаемыми изделиями и вагонеткой, разница плотности газов (разница температуры) вверху и внизу печи весьма значительна. До некоторой степени с этим можно бороться, как изложено, за счет принудительного перемешивания газов и перемещением высоко нагретых газов из верхней части туннеля в его нижнюю часть.

1.4 Выбор и обоснование приборов контроля, регулирования и сигнализации. Спецификация КИП и А

Централизованный контроль и управление технологическими процессами в туннельной печи предусматривается осуществлять из помещения оператора, расположенного в непосредственной близости от печи, с помощью персонального компьютера.

Для контроля параметров технологического процесса в проекте применены приборы, серийно выпускаемые промышленностью. Выбор приборов контроля и управления произведен с учетом требований технологического процесса, свойств контролируемой среды. В комплект технических средств (КТС) входят электрические датчики и регулирующие органы, исполнительные механизмы, шкаф управления с приборами контроля и сигнализации. Комплекс технических средств позволяет вести непрерывный централизованный контроль и управление объектом.

Термоэлектрические преобразователи — термопары, как и термопреобразователи сопротивления, являются наиболее распространенными средствами измерения температуры.

Термоэлектрический метод измерения температуры основан на зависимости термоэлектродвижущей силы (термоЭДС), развиваемой термопарой от температуры ее рабочего конца. ТермоЭДС возникает в цепи, составленной из двух разнородных проводников (электродов) А и В (рис. 1.1), если значения температуры мест соединения t и t0 не равны (при равенстве температур термоЭДС равна нулю). Возникающая в цепи термопары ЭДС является результатом действия эффектов Зеебека и Томпсона. Первый связан с появлением ЭДС в месте спая двух разнородных проводников, причем величина ЭДС зависит от температуры спая. Эффект Томпсона связан с возникновением ЭДС в однородном проводнике при наличии разности температур на его концах.

Рисунок 1.1 — Цепь термопары

Преобразователи ТХА (ХК) 9312 могут быть выполнены с антикоррозийным покрытием — фторопластом — для измерения температуры в кислых и щелочных средах при температуре до +200°С (рис.1.2).

Рисунок 1.2 Хромель-алюмелевая термопара ТХА — 0192

Диапазон измеряемых температур, °C: 40…+900

Сигнал от термопары передаётся на вторичный регистрирующий прибор. Для визуального наблюдения используем показывающий прибор Диск — 250 (рис. 1.3).

Рисунок 1.3 — Прибор показывающий ДИСК — 250

Прибор рассчитан на работу в закрытых помещениях без агрессивных сред при температуре окружающего воздуха от 5 до 50°С и верхнем значении относительной влажности 80% при 35 °С и более низких температурах без конденсации влаги.

Устройство задающее токовое ЗУ-05 предназначено для применения в системах автоматического регулирования производственным процессов в качестве ручного токового задатчика. Устройство (рис. 1.4) рассчитано на эксплуатацию в закрытых взрывобезопасных помещениях при отсутствии агрессивных примесей в окружающем воздухе.

Рисунок 1.4 — Задающее устройство ЗУ- 05

Потребляемая мощность прибора не более 5ВА. Сопротивление нагрузки 0… 3 кОм. Диапазон изменения выходного сигнала постоянного тока 0…5мА. Пульсация выходного сигнала в процентах от номинального диапазона его изменения не более 0,5. Шкала уставки выходного сигнала …100% с ценой деления 1%. Погрешность градуировки шкалы задающего устройства — не более 5% от номинального диапазона изменения выходного сигнала.

Задающее устройство состоит из передней панели, в которой с задней стороны крепится кронштейн. На кронштейне расположены печатная плата, источник питания и вилка штепсельного разъема. Для предохранения внутреннего монтажа от повреждений конструкция помещена в корпус.

Устройства регулирующие РП4-У (рис. 1.5) с импульсным выходным сигналом предназначены для формирования динамических свойств П, ПИ, а с внешним дифференциатором — ПИД-законов регулирования автоматических регуляторов, содержащих электрические исполнительные механизмы постоянной скорости.

Устройства относятся к изделиям ГСП и применяются в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУ ТП) в энергетической, металлургической, химической и других отраслях промышленности.

По устойчивости предназначены для эксплуатации в различных условиях.

Рисунок 1.5 — Регулирующий прибор РП4-У

Блок ручного управления аналоговый БРУ — 42 (рис 1.6) предназначен для использования в системах промышленной автоматизации производственных процессов в качестве:

— блока ручного задатчика аналогового сигнала;

— блока ручного управления аналоговым исполнительным механизмом.

Блоки БРУ-42 выполнены в корпусе с передней панелью 96х96.

Блок управления предназначен для ручного переключения управляющих цепей регулятора с автоматического режима управления на ручное и обратно при помощи клавиши на передней панели.

Рисунок 1.6 — Блок ручного управления

Блок обладает следующими функциональными возможностями: ручное или дистанционное переключение с автоматического режима управления на ручной и обратно; кнопочное управление интегрирующими исполнительными механизмами; световая индикация режимов управления, выходного сигнала регулирующего устройства с импульсным выходным сигналом; определение положения регулирующего органа.

Коммутационная способность групп переключающих контактов реле и кнопок управления при активной нагрузке: постоянный ток до 0,25А при напряжении до 34 V ; переменный ток до 0,25А при напряжении до 220 V .

Электрическое питание блока осуществляется переменным однофазным током с напряжением 24 V при отклонении от 3,6 до +2,4 V и частотой 50 или 60 Гц.

Электрическое питание блока возможно от пускателей, имеющих источники двухполупериодного выпрямленного напряжения со средним значением 24 V при токе 100 мА.

Пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-2М (рис. 1.7) предназначен для бесконтактного управления электрическими исполнительными механизмами, в приводе которых используются однофазные конденсаторные электродвигатели.

Рисунок 1.7 — Пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-2М

Пускатель предназначен для работы в системах автоматического регулирования технологических процессов и в процессе работы взаимодействие с оператором не требует.

При необходимости оператор может управлять пускателем в режиме через блок ручного управления.

Исполнительные механизмы — это электромеханические системы. Они предназначаются для приведения в действие запорно-регулирующей трубопроводной арматуры в системах автоматического регулирования технологическими процессами, в соответствии с командными сигналами регулирующих и управляющих устройств. Принцип работы исполнительного механизма МЭО (рис. 1.8) заключается в следующем: механизм МЭО преобразовывает электрическую энергию во вращательное перемещение выходного вала в соответствии с сигналом, поступающим от регулирующего или управляющего устройства. Механизм исполнительный МЭО устанавливается вблизи регулирующих устройств и непосредственно связан с ними при помощи тяг и рычагов.

Лампа сигнальная является средством контроля электрощитового оборудования. Способом контроля выступает использование светового индикатора, которым служит светодиодная матрица, вмонтированная в устройство. При нормальной работе оборудования (присутствии электротока в сети) наблюдается свечение лампы. Если индикатор не светится — это сигнал отсутствия тока, соответственно, неполадок в работе оборудования.

Рисунок 1.8 — Электрический однооборотный механизм типа МЭО

· мощный светопоток (по сравнению с устройством со встроенной неоновой лампой);

· длительный срок эксплуатации;

· съемный светофильтр (возможность замены индикатора);

· возможность выбора цвета индикатора.

· корпус из термостойкой пластмассы.

Использоваться лампа сигнальная не должна в помещении с высокой влажностью воздуха (выше 90%), а также при температурах ниже 25 и выше 40 градусов Цельсия.

Таблица 1.1. Спецификация КИП и А

Термопара хромель — алюмелевая

Прибор регистрирующий для измерения температуры

Пускатель бесконтактный реверсивный

Механизм электрический однооборотный

1.5 Разработка функциональной схемы

Функциональная схема автоматизации является основным технологическим документом, определяющим объем автоматизации технологических установок и отдельных агрегатов автоматизируемого объекта. туннельный печь термический сигнализация

Функциональная схема представляет собой чертеж, на котором схематически условными обозначениями изображены технологическое оборудование, коммуникации, органы управления и средства автоматизации с указанием связей между технологическим оборудованием и элементами автоматики, а также связей между отдельными элементами автоматики.

Функциональная схема типовой АСР теплового режима туннельной печи представлена на первом листе графической части дипломного проекта.

Температуру в рабочем пространстве теплового агрегата измеряют датчиком температуры lа, преобразующим теплоту в электрический сигнал, который передается на вторичный показывающий и регистрирующий прибор lб, 1г. С выходного датчика-преобразователя вторичного прибора 1б сигнал, пропорциональный действительному значению температуры, поступает на первый вход регулятора температуры 1в, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный заданному значению температуры с выхода задатчика 1д.

При отклонении действительного значения температуры от заданного регулятор 1в формирует управляющее воздействие согласно принятому закону регулирования. Управляющее воздействие через блок ручного управления Iд и усилитель мощности le поступает на исполнительный механизм 1ж, изменяющий положение регулирующего органа 1з, установленного на газопроводе. Изменение положения регулирующего органа 1з, а следовательно, и изменение расхода топлива будет происходить до тех пор, пока не восстановится равенство между действительным и заданным значениями температуры в пределах точности работы системы.

В случае выхода из строя регулятора температуры, с помощью блока ручного управления lе осуществляется перевод системы с автоматического режима работы на ручной и дистанционное ручное управление исполнительным механизмом. Контроль положения вала исполнительного механизма, а следовательно, и положение регулирующего органа осуществляется дистанционным указателем положения, на вход которого поступает сигнал от специального датчика, расположенного в исполнительном механизме. Дистанционный указатель положения помогает контролировать работу и наладку АСР температуры, а также позволяет ориентироваться при ручном дистанционном управлении исполнительным механизмом.

Система управления технологическим процессом в туннельных печах представляет собой комплекс технических средств, обеспечивающих следующие функции:

— обеспечение работы печи и ее механизмов в точном соответствии с требованиями технологии в автоматическом режиме;

— предупреждение и диагностирование аварийных ситуаций, что обеспечивает безопасность труда и целостность оборудования цеха;

— визуальное отображение хода технологического процесса и работы печи на экране компьютера оператора;

— запись и архивирование данных об основных параметрах технологического процесса в базе данных компьютера.

Автоматизированная система управления технологией производства (в дальнейшем АСУТП) туннельной печи состоит из трёх уровней.

Первый уровень: комплекс средств, для получения данных о технологическом процессе и его параметрах.

Этот уровень включает в себя датчики, осуществляющие сбор информации о температуре, давлении, расходе, положения механизмов и других параметров техпроцесса.

Второй уровень: программируемый логический контроллер «SIМАТIС» фирмы SIЕМЕNS.

Данный контроллер, получив информацию с первого и с третьего уровней, осуществляет управление технологическим процессом по программе, загруженной в него с помощью программирующего устройства — программатора. Управление осуществляется путем подачи команд на исполнительные механизмы.

Третий уровень: комплекс средств, для отображения технологического процесса, а также для передачи параметров управления в контроллер.

1.6 Разработка принципиальной электрической схемы узла регулирования

Принципиальные электрические схемы в проектах автоматизации служат для изображения взаимной электрической связи аппаратов и устройств, действия которых обеспечивают решение задач автоматического контроля, регулирования, сигнализации и управления технологическим процессом. Эти схемы являются важными проектными материалами, которые используются не только в процессе проектирования, но и в процессе наладки и эксплуатации технологической установки.

В качестве рассмотрения выбран контур контроля температуры в туннельной печи. Принципиальная электрическая схема контура приведена в графической части проекта.

Данный контур решает одну из основных задач, относящуюся к тепловому режиму работы печи, а именно поддержание оптимальной температуры в рабочем пространстве печи. На работу данного контура имеют прямое влияние различные параметры.

В свою очередь, рассматриваемый контур влияет на работу других контуров и на работу всего объекта в целом.

Поэтому, разработке и анализу режимов работы в различных внештатных ситуациях принципиальной электрической схемы контура контроля температуры в туннельной печи уделяется особое внимание.

В контуре используются следующие технические средства автоматизации: термопара хромель — алюмелевая, регистрирующий и показывающий прибор для измерения температуры, регулирующее устройство, задающее устройство, блок ручного управления, пускатель бесконтактный реверсивный, механизм электрический однооборотный.

Термопара преобразует параметр температуры в термо ЭДС. Сигнал с термопары поступает на вторичный измерительный прибор, затем этот сигнал, пропорциональный действительному значению температуры, поступает на первый вход регулятора температуры, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный заданному значению температуры с выхода задающего устройства.

При отклонении действительного значения температуры от заданного регулятор формирует управляющее воздействие согласно принятому закону регулирования. Управляющее воздействие через блок ручного управления и усилитель мощности поступает на исполнительный механизм, изменяющий положение регулирующего органа

Принципиальная схема представлена на втором чертеже графической части проекта.

2. Мероприятия по технике безопасности, противопожарной безопасности и охране окружающей среды

2.1 Мероприятия по технике безопасности

Перед началом работы следует проверить исправность индивидуальной защиты, комплектность и исправность инструмента, приспособлений и приборов. При работе применять их только в исправном состоянии. Также следует проверить, чтобы освещение рабочего места было достаточным, и свет не слепил глаза. Пользоваться местным освещением напряжением 36 В запрещается. Если необходимо пользоваться переносной лампой в обычных условиях, ее напряжение должно быть не более 36 В. При выполнении газоопасных работ необходимо применять переносные светильники во взрывозащищенном исполнении или аккумуляторные лампы. Необходимо содержать в чистоте и порядке рабочее место и закрепленное оборудование и КИП.

Отключение и подключение приборов и оборудования от питания электротоком первичной сети разрешается производить только электромонтером этого цеха.

Для предупреждения случайного включения приборов в электросеть потребовать от электромонтера цеха удаления предохранителя сети электропитания приборов и оборудования, а при капитальном ремонте отсоединения и изоляции концов проводов, питающих данное оборудование. На месте, где производится отключение, вывесить предупредительный плакат “НЕ ВКЛЮЧАТЬ — РАБОТАЮТ ЛЮДИ”.

Во время работы перед установкой или снятием приборов и оборудования необходимо перекрыть импульсные линии с помощью крана или вентиля. Открытые концы металлических трубок должны быть заглушены пробкой, а резиновые — специальными зажимами.

Перед осмотром, чисткой и ремонтом приборов, находящихся в эксплуатации, необходимо принимать меры, исключающие возможность попадания под напряжение. Проводить чистку, ремонт приборов и оборудования под напряжением запрещается. Производить какие-либо работы под давлением газа, пара, сжатого воздуха. запрещается.

При выполнении работы нужно быть внимательным, не отвлекаться на посторонние дела и разговоры, не отвлекать других. Работая в бригаде, согласовать свои действия с действиями других членов бригады.

Разборку приборов и оборудования следует производить последовательно. Открепляя узел, необходимо следить за тем, чтобы не упали сопрягаемые узлы и детали. При работе и ремонта вставать на случайные предметы запрещается.

Для проверки наличия напряжения пользоваться исправным вольтметром или специальной контрольной лампой, оборудованной в соответствии с требованием правил электробезопасности.

При ремонте на высоте пользоваться исправными лестницами и стремянками.

Щиты и шкафы КИП следует закрывать на замок.

Систематически следить за исправностью манометров и напоромеров, не допускать случаев их эксплуатации в неисправном состоянии или с просроченным сроком освидетельствования. При продувке газовых импульсных линий, соединенную с импульсом резиновую трубку, необходимо вывести из помещения. Продувка импульсов с выбросом газа в помещение запрещается.

Один раз в 15 дней согласно графику, утвержденного главным инженером завода, в присутствии начальника смены или энергетика цеха производить проверку и настройку автоматики безопасности и блокировки. Результаты проверки заносить в журнал.

При работе в загазованной среде должны применяться молотки и кувалды из цветного металла, а рабочая часть инструмента и приспособлений из черного металла должна обильно смазываться тавотом, солидолом и другой смазкой.

Применение электродрели и других инструментов, делающих искрения, запрещается.

Промывку деталей керосином, бензином необходимо производить на специально оборудованном для этой цели месте с соблюдением правил пожарной безопасности.

В течении смены выполнять только ту работу, которая поручена администрацией, и при условии, что безопасные методы ее выполнения хорошо известны. В сомнительных случаях нужно обращаться к мастеру за разъяснениями. В течение смены необходимо производить запись в вахтенном журнале обо всех неполадках и выполненных работах с росписью дежурного.

По окончании работы необходимо произвести уборку рабочего места, убрать детали, инструмент и материалы на отведенное для этого место.

2.2 Противопожарная техника безопасности

К источникам взрывов и пожаров в цехе относятся следующие операции: взаимодействие расплавленного металла с влагой при выпуске стали в недостаточно погретый, «сырой ковш»; смесь горючих газов с кислородом, воздухом или другими окислителями; попадание влажной шихты в конвертер.

В комплекс противопожарных мероприятий входят: предупреждение возникновения пожара, ограничение распространения огня при возникновении пожара, создание условий для успешной эвакуации людей из горящего здания и обеспечение условий для быстрой локализации и тушения пожаров.

С целью предупреждения пожаров и локализации огня предусматривается требуемая огнестойкость зданий. В качестве строительных материалов и конструкций применяются несгораемые или трудно сгораемые изделия. Степень огнестойкости зданий и сооружений — первая. Эвакуационные пути обеспечивают эвакуацию всех людей в течение необходимого времени. Допустимое расстояние от наиболее удаленного места до эвакуационного выхода не ограничивается для данной категории производства и степени огнестойкости здания. Продолжительность тушения пожаров не должна превышать трех часов.

Тушение возникающих пожаров предусматривается пеновоздушной смесью, для получения которой в цехе предусмотрена насосная станция.

Для обнаружения пожаров помещения оборудуется датчиками, реагирующими на повышение температуры. Сигнал от датчиков поступает в помещение дежурного персонала для автоматического включения оборудования. Включение системы автоматического пожаротушения может быть произведено и вручную.

В соответствии со стандартом взрывоопасной средой являются смеси веществ (газов, паров, пыли) с воздухом и другими окислителями (кислородом, озоном, хлором и др.), способные к взрывчатому превращению, а также индивидуальные вещества, склонные к взрывному разложению (ацетилен, озон и др.). Источниками инициирования взрыва являются горящие и накаленные тела, электрические разряды, тепловые появления химических реакций и механических воздействий, искры от удара и трения, ударные волны.

Системы предотвращения образования взрывоопасной среды в воздухе помещений должны предупреждать превышение концентраций горючих материалов. Это достигается контролем состава среды, применением герметического оборудования, применением рабочей и аварийной вентиляции, отводом взрывоопасной сферы. Для исключения подсоса воздуха в оборудование помимо герметизации создают повышенное давление в самом оборудовании. Широко распространено использование флегматизирующих газов для создания взрывобезопасных и защитных сред. Предотвращение образования источник воспламенения обеспечивается регламентацией огневых работ, ограничением нагрева оборудования и мощности излучения, применением материалов не создающих при ударе искр, средств защиты от атмосферного и статистического электричества, быстродействующих средств защитного отключения возможных источников инициирования взрыва, устранением опасных тепловых появлений химических реакций. Применяют покрытие оборудования материалами с малым сопротивлением, токопроводящие краски и смазки, которые повышают эффективность заземления оборудования, тем самым, уменьшая риск возникновения пожара и взрыва.

2.3 Мероприятия по охране окружающей среды

Основными загрязняющими атмосферу выбросами из цеха являются: пыль; оксиды углерода и азота; сернистый газ; фториды. Продувка конвертерной плавки сопровождается интенсивным выделением газов, состоящих в основном из СО и СО2. Кроме того, в зоне высоких температур образуется большое количество оксидов железа. Газовыми потоками производится вынос мелкодисперсных частиц металла и шлака, сыпучих материалов. Общее количество пыли составляет 20-60 г/м3, с температурой 1400-1600єС. Запылённость газов после газоочистки составляет не более 0,1г/м3.

Для поддержания работы газопылеулавливающих установок в заданном режиме, исключении снижения эффективности очистки, цехами предприятия совместно со службой охраны природы и с привлечением подрядных организаций ведутся капитальные, текущие ремонты и реконструкции данных установок. Конвертерные газы очищаются в аппаратах мокрой, сухой и электрической очистки. В мировой практике существует большое разнообразие конструкций газоочистных аппаратов.

Рассматриваемый цех оборудован системой мокрой газоочистки, в основе принципа работы которой лежит укрупнение частиц пыли при их увлажнении и выводе их из газового потока путем многократного изменения направления и скорости движения газов.

Система включает последовательно расположенные скрубберы, трубы Вентури и каплеуловители различной конструкции. Основным элементом такой газоочистки являются трубы Вентури, предназначенные для увеличения скорости газа, дробления, перемешивания воды с газом, смачивания частиц и их коагуляции.

При отводе газов без дожигания применяются трубы Вентури с регулируемым сечением горловины в зависимости от количества газов, выходящих из печи. Преимуществами мокрой газоочистки являются простота и надежность в работе, недостатками — большой расход воды, сложная и громоздкая система оборотного водоснабжения и утилизации шлама. Использование мокрых электрофильтров, основанных на осаждении электрически заряженных частиц пыли на пластинах электромагнита, осложняется повышенной взрывоопасностью в связи с необходимостью точного регулирования скорости, температуры, влажности дыма.

Газоотводящий тракт объекта включает водоохлаждаемый кессон, куда газы вовлекаются после выхода из горловины. При отводе газа без дожигания нижняя часть кессона, называемая колоколом или юбкой, подвижна и может опускаться ниже уровня горловины. Потом газы попадают в камин, являющийся радиационной частью охладителя конвертерных газов (ОКГ). Эта восходящая часть газохода так же, как нисходящая, конвекционная, экранирована секциями труб, в которых циркулирует охлаждающая вода. Обычно конструкция ОКГ предусматривает получение пара и поэтому часто называется котлом-утилизатором.

Металлургическое производство сопровождается образованием большого количества отходов. Основную часть образующихся в процессе производства чугуна и стали отходов составляют металлургические шлаки — доменные и сталеплавильные. Часть этих шлаков оседает на шлакоотвалах. Металлургические шлаки ценное техногенное сырье для производства строительных материалов, а также для собственных нужд — как оборотный продукт.

Для подготовки и переработки шлаков в товарную продукцию, как для собственных нужд, так и нужд стройиндустрии на предприятиях задействовано несколько дробильно-сортировочных комплексов с получением фракционного щебня и скрапа. Переработку текущих и отвальных шлаков осуществляет управление подготовки металлошихты, имеющее в своей структуре три участка:

— участок по переработке доменных шлаков с отделением щебня, граншлака, пемзы;

— участок по переработке конвертерных шлаков с отделениями шлакового двора и щебня;

— участок по переработке электросталеплавильных шлаков со шлаковым отваломпервой очереди и шлаковым двором.

Подобные документы

Описание процесса термической обработки металла в колпаковых печах. Создание системы автоматизации печи. Разработка структурной и функциональной схемы автоматизации, принципиально-электрической схемы подключения приборов контура контроля и регулирования.

курсовая работа [766,2 K], добавлен 29.03.2011

Процесс термической обработки металла в колпаковых печах. Контуры контроля и регулирования. Система автоматизации колпаковой печи. Структурная, функциональная, принципиально-электрическая схема подключения приборов контура контроля и регулирования.

курсовая работа [857,1 K], добавлен 29.03.2011

Общая характеристика нагревательных печей. Печи для нагрева слитков (нагревательные колодцы). Тепловой и температурный режимы. Режимы термической обработки. Определение размеров печей. Печи для термической обработки сортового проката. Конструкция печей.

курсовая работа [44,3 K], добавлен 29.10.2008

Выбор и поддержание температурного режима секционной печи для скоростного малоокислительного нагрева. Принципиальная схема автоматического контроля и регулирования теплового режима секционной печи. Управление процессом нагрева в секционных печах.

доклад [219,0 K], добавлен 31.10.2008

Процесс выплавки чугуна в доменной печи. Обоснование выбора приборов и средств автоматизации для реализации АСР давления газа под колошником доменной печи. Разработка функциональной и принципиальной схемы АСР, проектирование схемы внешних соединений.

курсовая работа [137,7 K], добавлен 05.12.2013

Расширение функциональных и технических возможностей управления тепловым режимом, обеспечение безотказной и безаварийной работы воздухонагревателя доменной печи. Автоматизация контроля за состоянием технологического оборудования воздухонагревателя.

курсовая работа [660,2 K], добавлен 21.04.2019

Основные черты технического обеспечения современных автоматизированных систем управления технологическим процессом. Расчет среднеквадратичной погрешности контроля. Анализ приборов управления и регулирования, характеристика измерительных приборов.

курсовая работа [1,2 M], добавлен 22.05.2019

Источник

Оцените статью
Строймонтаж